Джерела енергії

Продукти харчування складаються, в основному, з вуглецю, водню, кисню, а при наявності білків — з азоту. Молекулярні зв'язки у харчових продуктах відносно слабкіші, тому при розщепленні вивільнюється невелика кількість енергії. Отже, продукти харчування не використовуються безпосередньо для потреб клітини. Енергія молекулярних зв'язків продуктів харчування хімічно вивільнюється у клітинах організму й зберігається у вигляді високоенергетичного сполучення — аденозинтрифосфату (АТФ).

Утворення АТФ дозволяє клітинам зберігати енергію у цьому високоенергетичному сполученні.

У спокої енергія, необхідна нашому організму, забезпечується за рахунок розщеплення практично однакової кількості вуглеводів та жирів. Білки являють собою «будівельні блоки» і звичайно забезпечують функціонування клітин невеликою кількістю енергії. При збільшенні м'язового зусилля у якості джерела енергії більше використовуються вуглеводи. При максимальному короткочасному навантаженні АТФ майже виключно утворюється за рахунок вуглеводів.

Вуглеводи. Залежність м’язів від вуглеводів під час фізичного навантаження пов'язана з їх наявністю, а також здатністю м'язової системи їх розщеплювати. Вуглеводи насамкінець перетворюються на глюкозу — моносахарид, котрий транспортується кров'ю до усіх тканин організму. У стані спокою ввібрані вуглеводи попадають у м'язи та печінку, а потім перетворюються на більш складну молекулу цукру — глікоген. Глікоген знаходиться у цитоплазмі доки клітини не використають його для утворення АТФ. Глікоген, що міститься у печінці, може знову перетворюватися на глюкозу. Він транспортується кров'ю до активних тканин, де й відбувається його метаболізм (розщеплення).

Вміст вуглеводів у печінці та скелетних м'язах обмежений, їх вистачає для утворення не більше 2000 ккал енергії. Ця кількість витрачається на те, щоб пробігти 32 км. Запаси жирів достатні для утворення понад 70000 ккал енергії.

Вміст глікогену у печінці та м'язах обмежений, його запаси можуть вичерпатися, якщо у раціоні харчування немає достатньої кількості вуглеводів. Таким чином, поповнення запасу багато у чому залежить від харчових джерел вуглеводів. Без достатнього споживання вуглеводів м'язи і печінка не мають свого основного джерела енергії.

Таблиця 6.

Запаси палива та енергії в організмі

Джерело енергії	г	ккал
Вуглеводи
глікоген печінки	110	451
м'язовий глікоген	250	1025
глюкоза у рідинах організму	15	62
Всього	375	1538
Жири
підшкірний	7800	70980
внутрішньом'язовий	161	1465
Всього	7961	72445

Примітка. Оцінку зроблено на основі середньої маси тіла 65 кг з вмістом жиру 12 %.

Жири й білки також використовуються як джерела енергії. В організмі міститься значно більше жирів, ніж вуглеводів. Однак жири є менш доступними клітинному метаболізму, оскільки, перш за все, має бути розщеплена складна форма — тригліцерид — на основні компоненти: гліцерин та вільні жирні кислоти. Тільки вільні жирні кислоти використовуються для утворення АТФ.

З однакової кількості жирів та вуглеводів утворюється абсолютно різна кількість енергії, відповідно 9 та 4 ккал. У будь-якому випадку інтенсивність вивільнення енергії з цих сполучень дуже невелика, щоб задовольнити потреби організму в енергії під час інтенсивної м'язової діяльності.

Білки. Процес перетворення білків або жирів на глюкозу називається глюконеогенезом. У результаті серії реакцій білок може перетворитися на жирні кислоти. Це називається ліпогенез.

Білки забезпечують 5-10 % енергії, необхідної для виконання тривалої фізичної вправи. Для утворення енергії використовуються лише основні одиниці білка — амінокислоти.

Щоб бути корисною, енергія має вивільнятися з хімічних сполук з контрольованою інтенсивністю. Частково ця інтенсивність визначається вибором джерела енергії. Якщо використовується велика кількість енергії з одного джерела, клітини розраховують, головним чином, саме на це джерело. Такий вплив наявності енергії називається ефектом масового впливу.

Спеціальні ферменти забезпечують чіткіший контроль інтенсивності вивільнення енергії. Багато з них полегшують розщеплення (катаболізм) хімічних сполучень. Хоча назви ферментів досить складні, всі вони закінчуються суфіксом -аза. Наприклад, фермент, що впливає на АТФ, називається аденозинтрифосфатаза (АТФаза).